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《西北农林科技大学》 2003年
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黄土区草地植被水土保持作用机理试验研究

李鹏  
【摘要】: 本研究采用野外试验和室内分析相结合的方法,以黄土高原地区退耕草地和天然草地植被为研究对象,重点对草地植被地上、地下部分生物量的生长动态;草地植被地上冠层,地表茎干、枯落物和地下根系等不同部位的保土作用机理以及不同土层深度侵蚀产沙的垂直变化规律等问题进行了系统研究,对退耕草地植被和天然草地植被的水土保持作用机理进行了初步分析探讨,取得如下结论: 一、揭示了草地植被恢复演替过程中,地面覆盖结构趋于复杂,地上部分生物量增加,草地植被根系逐渐集中在表层土壤中。 草地植被恢复演替过程中,植被地上地下部分生物量随着恢复时间不同而变化。其中地上部分的生物量随着退耕时间的延长而增加,即使是在相同的覆盖度条件下,多年生植被地上部分生物量比一年生植被明显增加。地下部分根系生物量的垂直分布具有规律性变化,在退耕的初期,植被根系在深层土壤中的分布相对较多,一般在退耕时间达到15年左右时,植被根系就出现在表层土壤集中的现象。天然草地的植被根系主要集中在表层40cm的土层中。根系的其他指标(包括根系长度和根系表面积等)也具有类似的变化规律。 在植被的恢复过程中,土壤性质也发生了相应的变化。土壤有机质和大于0.25mm水稳性团聚体含量随着退耕时间的延长而增加,随土层深度的增加而降低,其中直径在1~2mm范围内的水稳性团聚体具有与根系相似的垂直分布特征。 二、随着草地植被的生长和发育,土壤稳定入渗率和侵蚀量都降低。 模拟降雨实验表明,一年生植被覆盖下的土壤平均入渗率和稳定入渗率较多年生植被大;多年生草地植被覆盖下土壤流失量较一年生植被明显减少;对相同阶段的草地植被类型而言,随着植被覆盖度的增加,土壤的稳定入渗率有所降低,土壤流失量也有所减少。多年生植被覆盖下存在的地表生物结皮,降低了土壤稳定入渗率。 三、不同类型人为活动对水土流失的影响程度不同,火烧对植被水土保持作用破坏最大,刈割和放牧等次之。 在实验的过程中,采用模拟不同类型人为活动影响水土流失的方法,研究了当地常见的人为活动类型对水土流失特征的影响。结果表明,火烧能够破坏大部分地表植被,枯落物等地面覆盖类型,使大部分土壤暴露在雨滴的打击之下,增加了土壤侵蚀发生的可能,但是同时,火烧也破坏了地表生物结皮,增加了降雨入渗,提高了对降雨水分的利用效率。刈割也是当地常见的一种人为活动类型,刈割减少了植被冠层对地面的保护,增加了土壤侵蚀量,但是同时也使地表的生物结皮在雨滴的打击下遭到了破坏,增加了降雨入渗量,其后期的稳定入渗率与火烧情况下的入渗率相似。其他类型的人为活动(包括放牧等)都可以有效的破坏地表的生物结皮而增加降雨的入渗 西北农林科技大学2003届博士论文:黄土区草地植被水土保持作用机理试验研究 量,提高对雨水资源的利用效率。 四、草地植被不同部位对控制土壤侵蚀的作用机理不同。其中冠层消减了雨滴动能, 茎干及枯落物分散了径流动力,根系提高了土壤抵抗径流侵蚀能力。 野外模拟试验研究结果表明,植被草地植被冠层的作用在于消减降雨雨滴的动 能,防止和减少击溅侵蚀的发生发展;草地植被的茎干及枯落物的作用在于分散径流, 降低径流侵蚀动能,拦蓄泥沙;草地植被根系的主要作用在于网络固结土壤,提高土 壤对侵蚀动力的抵抗能力,其作用在细沟侵蚀形成和发展之后更加突出。其他地表覆 盖结构(包括苔醉、地衣以及生物土壤结皮等)的存在依赖于其上覆盖的植被类型, 进一步丰富了土壤的覆盖结构,增强了土壤抵抗侵蚀动力的能力,提高了植被的水土 保持功能。 五、草地土壤侵蚀产沙的垂直变化规律与根系密度的垂直分布特征密切相关,直径 在0.2一0.4Inln内的根系对提高土壤抵抗径流侵蚀的作用最大。 尝试采用分层冲刷的方法研究了草地植被根系对垂直侵蚀产沙的影响。草地土壤 侵蚀产沙的垂直变化规律与根系密度的垂直分布特征密切相关,根系密度大,侵蚀产 沙少,反之亦然。但是根系提高土壤抗冲性的能力随着流量、坡度以及土壤深度的增 加而受到了限制。一般在土壤深度超过40cm时,由于根系密度明显降低,根系提高 土壤抗冲性的作用也大大降低。根据试验观测数据,采用曲线拟和的方法对土壤侵蚀 产沙与根系之间的关系进行模拟,建立了植被根系生物量与垂直侵蚀产沙特征之间的 关系定量关系。 实验观测到冲刷形成的跌坎中同样存在着毛细根,说明毛细根对提高土壤抵抗侵 蚀的作用较弱。对不同径级根系长度与不同深度垂直侵蚀产沙特征的相关性分析结果 表明,直径在0.2一0.4~范围内的根系与垂直侵蚀产沙的负相关系数最高,说明直径 范围在0.2一0.4~内的根系对提高土壤抵抗径流侵蚀的作用最大。 六、建立了土壤垂直侵蚀产沙与根系及土壤特性之间的定量关系。 采用逐步回归的方法对不同土层深度上垂直侵蚀产沙特征和根系垂直分布特征 及土壤特性进行了分析。结果表明只有直径在1~2 mm范围内的土壤团聚体和根系生 物量两个变量进入了回归方程,其余变量被剔除。说明实验条件下土壤垂
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S157

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【引证文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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9 王文颖;;高寒草甸土地退化及其恢复重建对植被碳氮含量的影响[A];第三届全国植物生态学前沿论坛第三届全国克隆植物生态学研讨会论文摘要汇编[C];2009年
10 程积民;万惠娥;;黄土高原草地植被恢复重建的理论依据与调控机制[A];中国草业可持续发展战略——中国草业可持续发展战略论坛论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 佚名;退化天然草地植被改良技术[N];中国畜牧兽医报;2009年
2 首席记者 齐泽萍;黄土高原草地植被恢复课题完成[N];山西经济日报;2010年
3 郑州市绿化工程管理处绿化技师 刘爱荣;绿植栽培养护有技巧[N];中华建筑报;2009年
4 记者 姜辰蓉 王大千;青海:沙区沙漠化程度趋缓,草地植被增[N];新华每日电讯;2009年
5 ;京津风沙源草地植被建植技术[N];科技日报;2006年
6 郭起豪通讯员 阳揣环;北方草原生态环境偏好[N];中国气象报;2008年
7 记者 张丽;引进冰草 新疆荒漠地区草地植被添新丁[N];新疆科技报(汉);2007年
8 记者郭起豪;气候干暖易引发次生灾害[N];中国气象报;2009年
9 本报记者 安世远 通讯员 夏连琪;亿亩草原得到休养生息[N];中国环境报;2010年
10 郅振璞 龙腾飞;三江源 典型退化草地植被恢复试验成功[N];人民日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;黄土区草地植被水土保持作用机理试验研究[D];西北农林科技大学;2003年
2 查勇;草地植被变化遥感监测方法研究[D];南京师范大学;2003年
3 李瑞;北方农牧交错带草地植被动态研究[D];北京林业大学;2008年
4 于惠;青藏高原草地变化及其对气候的响应[D];兰州大学;2013年
5 王永明;放牧强度对大针茅草原水文效应的影响[D];内蒙古农业大学;2007年
6 高添;内蒙古草地植被碳储量的时空分布及水热影响分析[D];中国农业科学院;2013年
7 张连义;锡林郭勒草地牧草产量遥感监测模型的研究[D];内蒙古农业大学;2006年
8 王明君;不同放牧强度对羊草草甸草原生态系统健康的影响研究[D];内蒙古农业大学;2008年
9 王晓宇;开垦种植对草地生产力及土壤影响的研究[D];内蒙古农业大学;2009年
10 何丹;改良措施对天然草原植被及土壤的影响[D];中国农业科学院;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于婷;青海省1982-2003年草地NDVI变化分析[D];青海师范大学;2010年
2 牛志春;青海湖环湖地区草地植被生物量遥感监测模型研究[D];南京师范大学;2003年
3 石锋;管理措施对草地土壤有机碳含量的影响[D];中国农业科学院;2009年
4 苏占雄;利用照相方法估算灌木和草地植被地上生物量的研究[D];西安建筑科技大学;2009年
5 韦兰英;黄土高原不同演替阶段草地植被细根分布及其生态特征研究[D];西北农林科技大学;2007年
6 沈中原;坡面植被格局对水土流失影响的实验研究[D];西安理工大学;2006年
7 秦彧;不同土地利用方式对玛曲高寒草地土壤养分与植被的影响[D];兰州大学;2010年
8 李春杰;青藏高原多年冻土区典型高寒草地植被覆被变化对地表水循环影响的试验研究[D];兰州大学;2010年
9 张鹏莉;放牧对青藏高原草地植被群落结构特征的影响[D];西北农林科技大学;2013年
10 刘岩;半干旱草地NPP遥感模型和环境响应研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
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